作业(十九) 核力与结合能-【精讲精练】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册知能达标训练（人教版2019）

作业(十九) 核力与结合能 [基础训练] 5.某核反应方程为:}H十H-→He十X,已 1.氛原子核由两个质子与两个中子组成,这 知H的质量为2.0136u,H的质量为 3.01605u.He的质量为4.0026u.X的 两个质子之间存在着万有引力、库仑力和 质量为1.0087u,则下列说法正确的是 核力,则三种力从大到小的排列顺序是 ( ( _→ A.X是质子,该反应释放能量 A.核力、万有引力、库仑力 B.X是中子,该反应释放能量 B.万有引力、库仑力、核力 C.X是质子,该反应吸收能量 C.库仑力、核力、万有引力 D.X是中子,该反应吸收能量 D.核力、库仑力、万有引力 6.(多选)在某些恒星内,3个a粒子结合成 2.(多选)用著名的公式E三nc^{}(c是光速) 1个C原子,C原子的质量是12.0000u, 可以计算核反应堆中为了产生一定的能量 He原子的质量是4.0026u。已知1u 1.66×10-*kg,则 所需消耗的质量,下面的哪种说法是正 - 确的 A.反应过程中的质量亏损是0.0078 A.同样的公式E一mc^*}也可以用来计算一 B.反应过程中的质量亏损是1.29× 10-29kg 个手电简发出一定能量光时所丢失的 质量 C.反应过程中释放的能量是7.26MeV B.公式E三nc^{}适用于核反应堆中的核 D. 反应过程中释放的能量是1.16× 10-1J 能,不适用于电池中的化学能 ( 7. 下列对核力的认识,正确的是 ~ C.只适用于计算核反应堆中为了产生一 A.核力是强相互作用的一种表现,比库仑 定的能量所需消耗的质量 力大得多 D.公式E一c^{}适用于任何类型的能量 B.核力存在于质子和中子、中子和中子之 3.太阳因核聚变释放出巨大的能量,同时其 间,质子和质子之间只有库仑斥力 质量不断减少。太阳每秒钟辐射出的能量 C.核力是核子间相互吸引的力,是短程力 约为4×10*}J.根据爱因斯坦质能方程,太 D. 核力只存在于相邻的核子之间,具有饱 ( ) 阳每秒钟减少的质量最接近 和性 A.10{3kg B.1018kg 8.静止的氢核2Rn放出粒子后变成 C.1o13kg D.10{kg 核^}Po,a粒子动能为E。。若衰变放出的 4.质子、中子和氛核的质量分别为n、m。和 能量全部变为补核和a粒子的动能,真空 n。。当一个质子和一个中子结合成氛核 中的光速为c,则该反应中的质量亏损为 ( ) 时,释放的能量是(c表示真空中的光速) B.0 A.(m+m.-m)c B.(m.-m-m)c D. C.(m.十m-m)c^2} D.(m.-m-m)c} 43 ·物理·选择性必修 第三册(配BJ版) [能力提升] 12.在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个 静止的放射性原子核发生了一次a衰变。 9.(多选)一个质子以1.4×10m/s的速度 放射出a粒子(CHe)在与磁场垂直的平 撞人一个孤立的静止错原子核后被俘获 面内做圆周运动,其轨道半径为R。以 原子核变为硅原子核,已知铭原子核的 n、a分别表示;粒子的质量和电荷量。 质量是质子的27倍,硅原子核的质量是质 (1)放射性原子核用X表示,新核的元素 子的28倍。则下列判断正确的是( ) 符号用Y表示,写出该a衰变的核反应 A.核反应方程为A1+H-→S 方程; B.核反应方程为}A1+H-→2Si+n (2)a粒子的圆周运动可以等效成一个环 C.硅原子核速度的数量级为10m/s 形电流,求圆周运动的周期和环形电流 大小; D.硅原子核速度的数量级为10{}m/s (3)设该衰变过程释放的核能都转化为。 10.(多选)关于核反应方程*Th→2Pa十 粒子和新核的动能,新核的质量为M,求 X十△E(△E为释放出的核能,X为新生 衰变过程的质量亏损△n 成粒子),已知{Th的半衰期为T,则下 ( 列说法正确的是 __ A.23Pa没有放射性 B.Pa比Th少1个中子,X粒子是从 原子核中射出的,此核反应为B衰变 C.N。 个2Th经2T时间因发生上述核 值很大) _E D.Th的比结合能为 234 11.原子核的比结合能与质量数的关系如图 ( 所示,核子组合成原子核时 ) t比结合能 质量数 A.小质量数的原子核质量亏损最大 B.中等质量数的原子核质量亏损最大 C.大质量数的原子核质量亏损最大 D.不同质量数的原子核质量亏损相同 4410.Aa粒子的质量比较大，在气体中飞行时不易改变方： 10.BD由于测定出该岩石中含有的轴是岩石形成初期 向，它的电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云 时的一半，由题图可知对应的时间是45亿年，即地球 室中的径迹直而清晰，故A正确。 年龄大约为45亿年，半衰期为45亿年，故A错误，B 11.解析(1)离子在电场中被加速时，由动能定理 正确：由题国可知，90亿年对应的=，设铅原子 -m, 的：目为N,则NV=是所以心=言申90化年 进入磁场时洛伦兹力提供向心力， 时的轴、铅原子数之比为1；3，故C错误，D正确。 9B=m2 1L.D原子核发生衰变时，一次衰变只能是α衰变或B衰 又x=2r, 变，而不能同时发生。衰变和B衰变，发生衰变后产生 的新核往往处于高能级，要向外以Y射线的形成辐射 南以上三成得=后回 能量，故一次衰变只可能同时产生Q射线和Y射线，或 (2)氢的三种同位素的质量数分别为1、2,3， B射线和Y射线，A错，D对：原子核发生衰变后，核电 荷数发生了变化，变成了新核，故化学性质发生了变 由(1)结果知， 化，B错；原子核内的2个中子和2个质子能十分紧密 TH:ID:IT=VmH:VmD:VmT=1:2:3 地结合在一起，因此在一定条件下它们会作为一个整 答案后可 (2)1:2:3 体从较大的原子核中被抛射出来，于是放射性元素发 生了&衰变，C错。 作业（十八）放射性元素的衰变 12.解析据题意知，此a衰变的衰变方程为 1.AC 28U→2Th+He, 2.B质量为mo的锝-99m经过12h后剩余锝-99m的 根据动量守恒定律得 mava=mThUTh, ⑦ 质量为学，有学=（兮）m,解得：=6h,故选B, 式中，m。和mTh分别为a粒子和Th核的质量，v。和 3.AC由动量守恒得M'十mw=0,其中Mw为反冲核动 Th分别为a粒子和Th核的速度，由题设条件知 量，mv为a粒子的动量，则a粒子与反冲核的动量大小 2m,2+2mnm2=E, 1 ② 相等，方向相反。设Q为原来放射性元素的原子核的！ 4 电荷数，则反冲核的电荷数为Q一2，Qα粒子电荷数为2。 : ③ Mu' 反冲核的轨道半径r一B(Q2a粒子的轨道率径 式中E.=4,27MeV是a粒子与Th核的总动能 由①②③式得 R=B02:又R:r=30:1,联立可得Q=62,故A.C 1 s一Ek' 2mhT2二。十mT2 正确。 代入数据得，衰变后别Th核的动能 4B根据半衰期的定义可得n=N(合)，故A错误： 2mThUm2-0.07 MeV. C发生B衰变时，释放出一个电子，衰变的核反应方程 答案0.07 为情C-·9e+号N,B正确：4C发生B衰变的半衰期 : 作业（十九）核力与结合能 与C所处的环境，包括温度高低、处于单质状态还是 1.D 化合状态等均无关，故C、D错误。 2.AD公式E=m2表明物体具有的能量与其质量成正 5.B由于质量数不变，故没有发生a兼变，由核电荷数的 变化可知，B衰变的次数为N=40一36=4，故B对。 : 比，能量增加，则质量增加，若核反应过程质量减小，能 量减小，则会释放能量，该公式可以计算一个手电筒发 6.A由轨迹弯尚方向可以看出，反冲核与放出的射线的 出一定能量光时所丢失的质量，也可以计算电池中的化 受力方向均与电场强度方向相同，均带正电，由题中数 学能，故A正确，B错误：公式E=mc2适用于任何类型 之园2a温=r×盘产= 的能量，故C错误，D正确。 据可知v1t=a,2入m1 :3.D根据爱因斯坦的质能方程，△m=S=4X10 4b,核反应前后动量守恒有m1叫1=m22,解得1：9= c29x105kg≈ 4.4×10°kg,D正确。 1:2,只有选项A符合题意，故选A 4.C原子核反应经过裂变或聚变时，质量会发生亏损， 7.D 损失的质量以能量的形式释放，根据质能方程可知释放 8.AC原子核发生一次a衰变，其质子数和中子数都减 的能量为：△E=(m1十m2一m)c2,C项正确。 少2，发生一次B衰变，其质子数增加1，而中子数减少：5，B由题目所给核反应方程式，根据核反应过程中质量 1,由A、B中子数相同可得a+4一(b+2)=d一(c一1)， 数、电荷数守恒规律可知，X是中子，在该反应发生前反 即a一b十2=d一c十1，故A、C对，B、D错。 应物的总质量m1=2.0136u十3.01605u= 9.ADY射线的电离作用很弱，不能使空气电离成为导 5.02965u,反应后产物的总质量m2=4.0026u十 体，B错误：Y射线的穿透能力很强，薄铝板的厚度变化 1.0087u=5.0113u,m1>m2,总质量减少，出现了质 时，接收到的信号强度变化很小，不能控制铝板厚度，C 量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知，该反应过程释放 错误。 能量，故B正确。 39 ⑧ 6.ABC由题意可得核反应方程为3He→C+△E。则 电机发电。反应堆中的控制棒是控制反应速度的，减速 核反应中的质量亏损为△m=(3×4.0026-12.0000)u= 剂的作用是使快中子变为慢中子。故正确答案为C,D。 0.0078u=0.0078×1.66×10-27kg≈1.29×10-29kg,由 3.D由核电荷数守恒和质量数守恒得Z十7×2=28， 质能方程得△E=△2=1.29×10-29×(3×108)2J= A+7×4=56,解得Z=14,A=28,故选D。 1.161×10-2J≈7.26MeV。故正确答案为A,B,C 4,AC选项B中的方程是卢瑟福用α粒子轰击氨原子核 7.D 发现质子的方程，不是阝囊变方程，错误：重核裂变是指 8.C由于动量守恒，钋核和a粒子的动量大小相等，由 一个原子序数较大的核分裂成两个中等质量核的反应， 民-品品它们的动能之比为：218，因此袁变释北 而D选项不符合，故正确答案为AC。 5,D核裂变反应是指重核分裂成中等质量的核的反应， 的总能量关号器：由魔能方程得质量亏损光器·号 裂变时放出2~3个中子，再引起其他核裂变，即能发生 2182 链式反应，符合上述特征的只能是D项。 9.AD根据题目信息可知，核反应方程应为： 6.A所有的核电站都是用核裂变释放原子能的，核燃料 留A1+H→Si,故A正确，B错误。 为轴235。 由动量守恒定律得 7,C核反应前后两氘核动量和为零，因而反应后氨核与 m×1.4×107=28mw, 中子的动量等大反向，故A错误：该核反应前后释放的 所以v=5×105mfs,故选项D正确，C错误。 能量△E=(21一m2一m3)c2,故B错误：由能量守恒可 10.BC原子序数大于或等于83的元素都有放射性，A 得：核反应后的总能量为E十2Ek,由动能与动量的关系 错误：X粒子是电子，它是由中子衰变成一个质子而放 出的，所以此核反应为B衰变，B正确：经2T时间，还 三，且m=3m,可知，核反应后氯核的动能为 剩余四分之一没有发生衰变，发生上述核反应而放出 E+2E,枝反应后中子的动能为3E+2E),故C正 的核能为是N,△E,C正确：△E不是影Th原子核分解 4 确，D错误。 成自由核子的结合能，则D错误。 8.ABD 11.B比结合能越大，原子核越稳定，从题图可以看出，中 :9.BD计算亏损质量时要用反应前的总质量减去反应后 等贡量的原子核比结合能最大，两个较轻的核子结合 的总质量，二者之差可用u或kg作单位，故A错，B对： 成一个新核时，就会释放出巨大的能量，因此中等质量 质量单位为u时，可直接用“1山的亏损放出能量 数的原子核质量亏损最大，选项B正确。 93l.5MeV”计算总能量，故D对：当质量单位为kg时， 12.解析(1)α衰变的核反应方程为 直接乘以(3×108)2，总能量单位才是J,故C错。 X→》-Y+He。 10.A核反应方程为H+H→He十n,选项A正 (2)。粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力 确：反应过程中向外释放能量，故质量有亏损，且释放 T B=my? 的能量△E=△m2=(m1十m2一m3一m4)c2,选项B、C R 错误：可控热核反应为核聚变，大亚湾核电站所用核装 T=2AR 置反应原理为核裂变，选项D错误。 11.A字宙形成之初产生了夸克、轻子和胶子等粒子，之 解得T=2m B· 后又经历了质子和中子等强子时代，再之后是自由的 由电洗的定义式可释一号-温 光子、中微子、电子大量存在的轻子时代，再之后是中 子和质子结合成氘核，并形成氨核的核时代，之后电子 (3)衰变过程中由动量守恒定律可得m=M2, 和质子复合成氢原子，最后形成恒星和星系，因此A 由能量守恒可知，释放的核能为 正确，B、C、D的产生都在A之后，故B、C、D错误。 AdE=mn2+Mw. 12.解析(1)核反应方程为4H→He+29e, 所以△m=4H一mHe一2me 由质能方程可得△E=△nc2, =4×1.008142u-4.001509u-2×0.000549u 联立以上方程可解得 =0.029961u, Am=BR(M+m) △E=0.029961×931.5MeV 2Mme2 =27.91MeV=4.47×10-12J 答案(1)2X→2Y+He (2)1g氢完全聚变释放的能量为 (2)2”gB（3)2BR2(M+m gB2πm 2Mme E=×6.02×102×4.47×1012J 作业（二十）核裂变与核聚变“基本”粒子 =6.73×101J. 1.A两个轻核结合成质量较大的原子核，A项正确：原 (3)相当于煤完全燃烧的质量为 子核的人工转变，B项错误：原子核的人工转变，C项错 6.73×1011 误：重核裂麦，D项错误。 3.36x10kg=2.00X101kg. 2.CD核电站通过核反应堆将核能转换为内能，再利用 答案(1)4.47×10-12J(2)6.73×1011J 内能使水变成水蒸气，利用高温高压的蒸汽推动汽轮发 (3)2.00×10kg 40